Ib-miR2111调控紫薯块根花色苷生物合成机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900450
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0602.基因表达及非编码序列调控
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Purple-fleshed sweet potato is a desirable resource for functional food development because of the abundant anthocyanins accumulated in its tuberous roots. The study on the mechanism of anthocyanin biosynthesis in tuberous roots of purple sweet potato is of great guiding significance to the breeding of new varieties of purple sweet potato with high value function. The expression regulation mediated by miRNA plays an important role in plant metabolism. Some studies have shown that miRNA is an important regulatory factor mediating anthocyanin biosynthesis in plants. However, the mechanism of miRNA regulating anthocyanin synthesis in the underground organs such as sweet potato roots has not been known clearly. In our primary study, Ib-miR2111 was discovered through transcriptome, small RNA and degradome sequencing analysis and was predicted to be related to anthocyanin synthesis. This project will use RLM-5' RACE and tobacco transient expression system to verify the target gene of Ib-miR2111. Its biological function will be elucidated through the over-expression and reduced-expression of Ib-miR2111 in sweet potato. Furthermore, the regulatory mechanism of Ib-miR2111 will be investigated via miRNA-mRNA co-expression network and gene co-expression network. This study will provide scientific theory and technical support for the cultivation of functional purple sweet potato varieties and the improvement of nutritional quality of other tuberous crops.
紫薯块根因富含花色苷而成为当前功能性食品开发的优质资源。紫薯块根花色苷合成机制的研究,对培育高值功能产品的紫薯新品种具有重大的指导意义。miRNA在植物多种生物代谢过程中起着重要的调控作用。已有研究表明miRNA是介导植物花色苷生物合成的一类重要的调节因子,但是有关miRNA调控甘薯块根等地下器官花色苷合成机制还未解析。Ib-miR2111是项目组前期通过转录组、小RNA和降解组测序分析挖掘到的可能与花色苷合成相关的小RNA。本项目将利用RLM-5′RACE和烟草瞬时表达体系来验证Ib-miR2111的靶基因;通过将Ib-miR2111在甘薯中过表达和减低表达来研究其生物学功能;并构建miRNA-mRNA共表达网络和基因共表达网络来解析Ib-miR2111介导甘薯块根花色苷合成的调控机制。本研究将为功能紫薯品种培育以及其他薯类作物营养品质改良提供科学理论及技术支撑。

结项摘要

紫薯块根因富含花色苷而成为当前功能性食品开发的优质资源。花色苷合成机制的研究,对培育高值功能产品的紫薯新品种具有指导意义。为了挖掘花色苷合成相关的miRNA和基因,本项目前期对紫心和白心甘薯进行了转录组、小RNA和降解组测序,挖掘到26个差异表达的miRNA和36个对应的靶基因。其中Ib-miR2111在紫薯中表达量显著高于白薯。通过降解组和烟草瞬时表达分析,鉴定出Ib-miR2111的靶基因为IbKFB。在拟南芥中过表达Ib-miR2111或者将AtKFB突变能够提高拟南芥植株的花色苷含量。构建Ib-miR2111和IbKFB的过表达载体和CRISPR/Cas9编辑载体,对甘薯进行遗传转化,共获得2个Ib-miR2111过表达转基因甘薯株系、28个CRISPR-miR2111基因编辑转基因甘薯株系、29个IbKFB过表达转基因甘薯株系和22个CRISPR-KFB基因编辑转基因甘薯株系。与非转基因甘薯相比,Ib-miR2111过表达和CRISPR-IbKFB转基因甘薯块根中花色苷含量增加;而CRISPR-miR2111和IbKFB过表达转基因甘薯块根中花色苷减少,表明Ib-miR2111通过抑制IbKFB的表达正调控花色苷的合成。进而对IbKFB的互作蛋白进行筛选,确定IbPAL、IbSAUR50、IbERF、IbGAPCp1为IbKFB的互作蛋白且可能参与花色苷生物合成。通过转录组测序,筛选出由于Ib-miR2111过表达或IbKFB基因编辑而引起的差异表达基因,并构建了基因共表达网络,初步揭示了Ib-miR2111及其靶基因介导甘薯花色苷生物合成调控机理。本研究将推动紫薯花色苷性状分子育种的进程,也为其他薯类作物营养品质改良提供科学理论及技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The sweet potato B-box transcription factor gene IbBBX28 negatively regulates drought tolerance in transgenic Arabidopsis.
甘薯B-box转录因子基因IbBBX28负调控转基因拟南芥的耐旱性
  • DOI:
    10.3389/fgene.2022.1077958
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in genetics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
  • 通讯作者:
甘薯IbWRKY75的克隆、亚细胞定位及表达特性分析
  • DOI:
    10.13592/j.cnki.ppj.2019.0594
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘世芳;刘霞宇;张洁;刘俊卿;唐锐敏;贺立恒;贾小云
  • 通讯作者:
    贾小云
Genome-wide identification, evolutionary and functional analyses of KFB family members in potato.
马铃薯KFB家族成员的全基因组鉴定、进化和功能分析
  • DOI:
    10.1186/s12870-022-03611-y
  • 发表时间:
    2022-05-02
  • 期刊:
    BMC PLANT BIOLOGY
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Tang, Ruimin;Dong, Haitao;He, Liheng;Li, Peng;Shi, Yuanrui;Yang, Qing;Jia, Xiaoyun;Li, Xiu-Qing
  • 通讯作者:
    Li, Xiu-Qing
“普薯 32 号”中 LCYb 基因的克隆与序列分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    广东蚕业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐锐敏;石源睿;徐子舟;贾小云
  • 通讯作者:
    贾小云
三浅裂野牵牛MADS-box 基因家族全基因组鉴定与组织特异性表达分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    激光生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚旭峰;董静静;刘世芳;张毅;唐锐敏;王文斌;解红娥;吴宇浩;武宗信;贺立恒;李润植;贾小云
  • 通讯作者:
    贾小云

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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